城镇化中的地质问题浅析

　　【摘要】城市系统包括城市经济开发、城市空间开发、城市环境保护和整治三个方面，地质环境系统是指地质资源、土地空间和地质灾害三个方面，这些因素的动态变化形成了城镇地质环境与城镇地质作用，本文简单论述了城镇环境工程地质研究的目的、任务和内容及城镇环境工程地质问题研究的基本内容。

　　【关键词】城镇化,地质环境,地壳稳定性,地质灾害,物理化学场,深基坑开挖,水资源保护

　　0前言：

　　60年城镇化发展，我国内陆有特大城市80个，大城市209个，中等城市254个，小城市119个,全国1.9万个建制镇。城市道路从新中国成立初期的1.1万km发展到25万km，43亿m2的道路面积较新中国成立时增长了58倍;城镇居民人均居住面积由1949年的4.5 m2上升到人均建筑面积28 m2。 随着城市基础设施建设力度的加大，教育、医疗、文化等城市公共服务设施也得到长足发展。不断满足着城镇居民对公共服务的需求，特别是人们更加追求居住环境的优化，城市不再是钢筋水泥的简单堆积，而是天蓝水碧、空气清新、环境整洁。

　　1城镇地质环境与城镇地质作用

　　城镇地质环境，在某种意义上与城市地质条件相同，但含义更广。地质环境通常可划分为原生地质环境和次生地质环境。地质环境因素包括两大类：地质作用因素和地质资源因素。城市地质环境是一个系统，可用城市地质体的概念来表达。但城市地质体并非简单地指某个城市所占地域范围内的地质体，而是随城镇地质环境系统的完整概念所确定的。

　　城镇地质环境系统是指城镇系统与地质环境系统共同有机组成的系统。城市系统包括城市经济开发、城市空间开发、城市环境保护和整治三个方面，地质环境系统是指地质资源、土地空间和地质灾害三个方面。城镇地质环境系统是受以上六大因素控制的开放型动态系统，其边界条件随各个城市的六大因素不同而变化。城市地质体的地域范围也随这六大因素的不同而变化。

　　从地域看，就目前我国的情况而言，可划分出四个不同层次作用水平体系：沿海地区，城市发展水平最高，是特大和大城市的集中地，城市地质作用甚为突出，属以次生地质环境为主的发达区类型;中南中原区，除省会大城市外，城市地质作用较为突出，基本上是次生地质环境的较发达区类型;西北西南区，除省会等大城市以外，属于城市化欠发达地区，城市地质作用较弱，属原生向次生地质环境过渡的类型;边疆区，主要指内蒙古、新疆、青海、西藏等地区，城市地质作用不明显，基本属于原生地质环境的类型。

　　从发展历史看，当城市还处于初期发展阶段时，城镇地质作用尚不明显，对城镇地质环境的影响和破坏程度也较小;当城市发展到高级阶段，出现了现代化城市，城镇地质作用就成为一种强大的营力，其规模和速度甚至还超过了其他的自然营力，造成地质环境不断变化和恶化。

　　从城镇的类型和功能看，不同类型、不同功能的城市，其地质作用的侧重点和强度也是不一样的。例如山区城市，挖填方量大，诱发重力地质作用显著;平原城市，常因过量抽汲地下水而诱发地面沉降;老城市，环境工程地质问题较多，人工堆积物作用显著;新城市，当有较好规划时，环境工程地质问题较少;矿业城市，人为改变渗流场，形成采空区，改变应力场，恶化水质，“三废”污染严重，环境工程地质问题较多;风景旅游城市，城市用地往往紧张，地质环境承受城市地质作用的能力较弱;海港城市，间歇性动荷载较大，等等。

　　2城镇环境工程地质研究的目的、任务和内容

　　城镇环境工程地质学，研究城镇环境工程地质问题，以求合理开发、利用城镇地质环境，合理规划和控制城市社会生活，特别是控制城镇地质作用的规模、范围及强度，保证城市与地质环境之间的相互作用和发展演化向良性循环方向发展，也就是协调和缓解城镇经济开发和空间与地质环境载体之间的矛盾，促使地质环境对城镇经济开发和空间开发的载体作用不断加强，不断避免或减缓城镇经济开发和空间开发对地质环境的破坏作用。

　　以上城市环境工程地质学的研究目的，决定了其研究任务是：在对原生地质环境质量和容量评价基础上，侧重于对城市地质作用所造成的次生地质环境质量的评价，特别是对城镇地质作用所诱发的地质灾害的评价，并预测其发展趋势，为指导城市活动(主要是工程—经济活动)提供系统的地质依据。

　　研究的主要内容，有以下两个大的方面：

　　(1)城镇地质作用特点、机制与过程。

　　城镇地质作用的概念是城市环境工程地质学的重要理论基础。城市地质作用不仅具有区别于其他任何工程地质作用的鲜明特点，而且不同类型的城市，同一城市的不同功能区，对城镇地质环境的作用，也存在差异。城市与单体工程不同，也与不同类型单体工程的简单叠加不完全一样。它不仅是在地表、地下呈立体状作用于地质环境，而且在极其复杂和高强度的物质流过程中，广泛、深入地作用于地质环境。城市是一个开放系统，存在与环境广泛的物质交换和能量转换，从环境中输入大量物质能量，经过城市活动，又向环境输出，形成大量的高强度物质能量流，深刻影响着城市地质环境。不同城市功能区地质作用的差异也是明显的，例如工业区，除考虑高、重静荷载外，还要考虑动荷载等;住宅区，则主要是生活垃圾的污染问题。因此要重点研究城市地质作用的特点及其机制与过程。这方面的研究，需结合城市类型、功能区划、用地要求甚至地质环境特性等来进行。

　　(2)城镇地质作用对原生地质环境的影响方式与程度。

　　对于影响方式，既要考虑物理机械作用力，也要考虑物理化学作用力。例如城市酸雨对地基土性状的影响等。把握影响程度是评价和预测次生地质环境变迁的尺度。如对抽水量与岩土压密变形关系的掌握，是控制因过量抽水而导致地面沉降的根本。另外，影响方式与程度的研究，又是次生地质环境动态预测的必要基础。

　　3城镇环境工程地质问题研究的基本内容

　　城镇地质环境是城市社会的载体，其质量的优劣、容量的大小及其变化直接影响城市社会的发展，同时也受其本身规律的支配及城市社会生活的严重影响。城市与地质环境之间表现为这样一种关系：一是城市的形成、运转和发展，要求地质环境不断提供丰富而优质的固体矿产资源、能源、水资源、土地空间以及优美安全和充满生机的生活环境和生态环境，这就是地质环境对城市的载体作用;二是城市社会生活，主要是工程—经济活动，是一种强大的地质作用力，不断破坏地质环境的原有平衡，促使地质环境质量的变化或恶化，容量的减小，甚至造成对城镇社会生活的威胁和危害，形成城镇地质灾害，这就是城镇对地质环境的反作用。

　　当生产力发展到现代化水平时，一方面由于过量地对城镇地质环境的开发和利用，城市对地质环境的需求量超过地质环境的许可程度，出现了全球资源和能源危机;另一方面，城市社会生活对地质环境的破坏力，已经强大到造成地质环境质量和容量不断恶化的程度，以及出现城镇地质灾害。这两方面都使城镇的继续存在和发展受到严重威胁。这就是城镇环境工程地质问题。

　　在研究和解决城镇环境工程地质问题中，就逐步形成了城镇环境工程地质学。

　　城镇地质研究主要涉及两方面问题，一是城镇选址、规划布局和建筑所遇到的工程地质环境问题;二是城镇初步建成后即发展过程中因地质环境反作用出现的一些问题，它们又可以分成以下几方面：

　　1.区域地壳稳定性评价

　　它是城镇地区工程地质环境质量的主要问题。它涉及活动断裂、地震活动、构造成因的地裂缝、火山活动及其他不良地质作用的强度等主要因素。目前，我国已形成了较成熟的区域地壳稳定性评价体系和一整套实践经验。

　　2.地基稳定性问题

　　它始终是各规划阶段的主要问题。随着设计阶段的深入，该问题的论证不断加深，研究程度也随之加深，使用的研究方法和手段也愈来愈多。地基稳定性主要是指地基中岩土体的强度和变形。地基强度通常以地基容许承载力来表达，按其大小可把城市用地划分为各种用途的地段，为城市的功能分区提供可靠的依据。主要包括微地貌、岩土体结构及其物理力学性质、地下水资源及其动态等。

　　3.深基坑开挖问题

　　现代建筑物高度随着社会的发展，越修越高，20世纪末，建筑物最高高度一般在400～500m之间，而美国建筑家预言21世纪建筑物高度将向600m进军，所以，随之而带来的深基坑问题也在城镇环境工程地质问题中成为很突出的问题。深基坑的开挖将引起一系列的环境问题：1.深基坑边坡稳定问题;2.深基坑开挖对地下水的影响;3.深基坑的开挖对周围建筑物的变形影响等。

　　4.供水条件及水资源保护问题

　　城市供水量是城市中工业用水和生活用水量的总和，它在很大程度上决定于城市中工业的性质和数量，以及人口的多少。随着生产的发展和人口的增加，城市供水量不断地增加;因此，在一定条件下，它是制约城市发展的重要因素之一。供水条件及水资源保护问题主要包括地下水源地的选择、评价，地下水的调节利用，水资源的合理开发、管理和保护。地下水人工回灌是水资源管理与保护的重要方法，尤其是在干旱、半干旱地区。如美国地下水过量开采区，强调用地下水库容来调节供水，地下贮水的费用此地表贮水要节省一半。在以色列，地下水人工补给量约占整个供水量的10%。

　　5.建筑材料

　　主要是调查建筑材料的质量和产地。调查与评价城市及其附近建筑材料的埋藏、分布、储量、质量是十分重要的。也要论证其开采的布局及复原的可能性。

　　6 城镇垃圾等废弃物

　　城镇生活垃圾及工业废物对城镇构成了直接和潜在的危害。这种危害可分成三个方面，即地表污染、地下岩土体中渗流运移污染和酿成泥石流(垃圾流)等灾害。较经济的城镇垃圾处理办法是卫生填埋方法，即把固体垃圾在处置场内分层放置夯实，并用至少0.15m厚的夯实土覆盖，垃圾厚度与覆盖土的厚度比一般为4:1或8:1，最上一层盖土的厚度要超过0.16m，盖土以粉质粘土为宜。

　　7. 城镇地区的自然与人为地质灾害

　　自然灾害包括地震、火山、滑坡、海啸、泥石流等。人类工程—经济活动诱发的地质灾害有地面沉降、海水入侵、地面塌陷、滑坡、垃圾流(废物流)等。从事地质调查不仅要对城市地区的自然地质作用进行评价，而且要求预测城镇地区的人为活动影响下可能产生的新的地质作用的趋势和强度。

　　8.城镇地区的人为物理化学场

　　在城镇地区，各种人类工程—经济活动将导致自然物理场的变化，它涉及重力场、热力场、水动力场、地球化学场、地电场、辐射场、声场、地磁场和地震效应场等多方面。这些场的变化将影响到大气圈、生物圈、水圈、地壳表层岩土体状态，也会影响改变某些地质现象，改变和转化城镇的自然工程地质环境质量、容量和生态平衡条件，甚至于人类和动物的行为与健康。因此，城镇地质研究需要多学科协同进行。例如，城镇地区人口密集、经济一工程活动规模大、强度高，热力场改变形成“热岛效应”。目前，上海市区比郊区平均温度高3～4℃，高温时，对居民健康、情绪等多方面会产生不利影响。“热岛效应”会导致“灾岛效应”。一个城市的魅力不仅在于汽车工业、商业和文化设施的繁荣，生态环境的均衡协调将是更为重要的。

　　参考文献：

　　[1]《环境地学导论》 黄成敏 四川大学出版社 2005.2

　　[2]《环境地质工作手册》 《环境地质工作手册》编委会 中国科技文化出版社2005.9

　　[3]《中国城市化战略》向春玲 曾业松 国家行政学院出版社2011.4

《城镇化中的地质问题浅析》

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